DE19513032C1 - Vorrichtung zum Verstellen des Fördervolumens einer Hydropumpe - Google Patents
Vorrichtung zum Verstellen des Fördervolumens einer HydropumpeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verstellen des
Fördervolumens einer Hydropumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE 38 07 599 A1 ist eine derartige Vorrichtung zum Verstellen des
Fördervolumens einer Hydropumpe bekannt, die Teil eines hydrostatischen
Getriebes für einen Fahrantrieb eines Fahrzeuges ist. Aufgrund
deren hydraulischer DA-Einrichtung (drehzahlabhängigen Einrichtung) ermöglicht diese bekannte
Vorrichtung das sog. automotive Fahren, bei dem die Hydropumpe mit
zunehmender Drehzahl des Antriebsmotors auf größeres Fördervolumen verstellt
wird, wodurch das Fahrzeug mit einer größeren Fahrgeschwindigkeit fährt, als
der Drehzahl des Antriebsmotors entspricht. Das Verstellen der Hydropumpe
geschieht mit Hilfe eines drehzahlproportionalen Stelldrucks, wobei die
Steigung der Kennlinie dieses Stelldrucks über der Drehzahl durch die
Auslegung der DA-Einrichtung bestimmt ist. Die jeweilige Fahrtrichtung wird
mit dem als schaltendes Fahrtrichtungsprofil mit zwei Durchfluß-
Endstellungen für Vorwärtsfahrt und für Rückwärtsfahrt ausgebildeten
Steuerventil vorgegeben. Die bekannte Vorrichtung verleiht dem Fahrzeug
nicht nur ein weiches, elastisches und feinfühliges Fahrverhalten, sondern
zeichnet sich auch durch die sog. Grenzlastregelungsfunktion aus. Diese
verhindert, daß bei Belastung des Antriebs aus den Fahrzuständen und/oder
aus den Lastzuständen von Zusatzgeräten das maximale Antriebsmoment des
Antriebsmotors bei zulässigen Drehzahldrückungswerten nicht überschritten
wird. Wenn also der Antriebsmotor durch Aufnahme einer zusätzlichen Last
in seiner Drehzahl gedrückt wird, so führt dies zu einer Reduzierung des
Stelldrucks und damit des Fördervolumens der Hydropumpe so lange, bis
Gleichgewicht zwischen dem vom Antriebsmotor abgegebenen und dem von der
Hydropumpe aufgenommenen Drehmoment besteht.
Die Antriebsleistung des Motors fällt jedoch umso stärker ab, je größer die Drehzahldrückung
ist. Mit dem sog. "Teil-Inchen" wird die Drehzahldrückung reduziert
und damit die Antriebsleistung erhöht. Dieses Teil-Inchen ist
beispielsweise auf Seite 12 des technischen Merkblatts RD 92000/02.83 der
Firma Hydromatik GmbH beschrieben; es wird mit Hilfe einer Teilinch-Einrichtung
in Form eines mechanischen Gestänges durchgeführt, welches das Gaspedal mit
dem den drehzahlproportionalen Stelldruck erzeugenden sog. DA-Regelventil
der DA-Einrichtung verbindet und ab einem vorgegebenen Drehzahlwert
unterhalb der maximalen Drehzahl des Antriebsmotors einen weiteren Anstieg
des Stelldrucks verhindert. Mit anderen Worten, bei diesem vorgegebenen
Drehzahlwert ist der maximale Stelldruck und damit das maximale Fördervolumen
der Hydropumpe erreicht; bei weiterem Drehzahlanstieg wird die Kennlinie
des Stelldrucks über der Drehzahl parallel zur Drehzahl-Koordinatenachse
verschoben. Dabei ist das Teil-Inchen so ausgelegt, daß diese Verschiebung
der Kennlinie erst in dem Drehzahlbereich beginnt, in dem der Antriebsmotor
sein maximales Antriebsmoment entwickelt. Zusätzlich zum vorerwähnten
Vorteil der optimalen Ausnutzung der Antriebsleistung während der Grenzlastregelung
bietet das Teil-Inchen einen weiteren Vorteil, nämlich den, daß bei
Fahrt mit nicht überlastetem Antriebsmotor das maximale Antriebsmoment nicht
erst bei maximaler Drehzahl, sondern bei niedrigeren Drehzahlen genutzt
wird - da bei diesen die Hydropumpe bereits auf maximales Fördervolumen
eingestellt ist -, was sich vorteilhaft auf Kraftstoffverbrauch und
Geräuschentwicklung auswirkt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung der eingangs erwähnten genannten Art so
weiterzubilden, daß
eine bessere Anpassung des Drehmomentes des Antriebsmotors
an die Fahrzeugbelastung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in
Verbindung mit dessen gattungsbildenden Merkmale gelöst. Die Verstellung
der Hydropumpe bei Fahrt mit nicht überlastetem Antriebsmotor erfolgt, wie
bisher im Stand der Technik, in Abhängigkeit von dem von der hydraulischen
DA-Einrichtung erzeugten drehzahlproportionalen Stelldruck. Im Gegensatz zum
Stand der Technik jedoch wird die Hydropumpe während der Grenzlastregelung
in Abhängigkeit von dem der Ansteuerung des Steuerventils proportionalen
Volumen des Stelldruckmittels auf kleineres Fördervolumen verstellt.
Es werden also zwei voneinander unabhängige Steuerungen zur Verstellung der
Hydropumpe verwendet; folglich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne
Berücksichtigung der Erfordernisse der bisherigen Grenzlastregelung, also ohne Teilinch-
Einrichtung, ausgebildet. Das automotive Fahren erfolgt lediglich bei
nicht überlastetem Antriebsmotor mit der Hilfe DA-Einrichtung; durch
entsprechende Auslegung derselben sowie der Stelleinrichtung und Abstimmung
dieser beiden Einrichtungen auf die Hydropumpe kann automotiv auf der
Grundlage beliebig steiler Fördervolumen/Drehzahl-Kennlinien gefahren
werden, so daß die Hydropumpe ebenso wie im Fall der Vorrichtung gemäß dem
Stand der Technik mit Teilinch-Einrichtung bei niedrigeren Drehzahlen als
der maximalen Drehzahl auf maximales Fördervolumen ausgeschwenkt ist, z. B.
dann, wenn der Antriebsmotor sein maximales Antriebsmoment entwickelt. Das
maximale Antriebsmoment wird also wie bei Verwendung einer Teilinch-Einrichtung
bereits bei niedrigeren Drehzahlen erreicht und damit der Kraftstoffverbrauch
gesenkt und die Geräuschentwicklung verringert.
Die drehzahlunabhängige Verstellung des Fördervolumens
der Hydropumpe bei Drückung des Antriebsmotors erfolgt durch Ansteuerung eines
Steuerventils durch eine vorzugsweise elektronische
Steuereinheit in Abhängigkeit von der Drehzahl oder der Drehzahldrückung,
so daß das Steuerventil in einen Durchflußverstellbereich
verstellt wird, in dem die Stelleinrichtung an den Tank
angeschlossen und die beim automotiven Fahren unwirksame Rückführeinrichtung
wirksam ist, so daß die Hydropumpe entprechend der Stärke des Steuersignals
entlang jeder gewünschten, beispielsweise in der elektronischen Steuereinheit
gespeicherten und vorzugsweise beliebig veränderbaren Fördervolumen/
Drehzahl-Kennlinie oder Fördervolumen/Drehzahldrückungs-Kennlinie auf kleineres
Fördervolumen zurückgeschwenkt werden kann. Auf diese Weise ist es
möglich, die Grenzlastregelung mit jeder beliebigen Drehzahldrückung
durchzuführen. Verläuft die Fördervolumen-Kennlinie
im wesentlichen senkrecht zur Drehzahl- bzw.
Drehzahldrückungs-Koordinatenachse, so erfolgt die Grenzlastregelung praktisch
ohne Drehzahldrückung. Erfindungsgemäß wird die Antriebsleistung ohne
Verwendung einer Teilinch-Einrichtung optimal ausgenutzt, und zwar über den
gesamten Drehzahlbereich, also mit dem Vorteil, daß die Grenzlastregelung
auch bei nicht auf maximales Fördervolumen ausgeschwenkter Hydropumpe
entlang jeder gewünschten Kennlinie durchgeführt werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachstehend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstellen des
Fördervolumens einer Hydropumpe anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf den Schaltplan der einzigen Figur näher beschrieben, die
einen hydrostatischen Fahrantrieb eines Fahrzeugs zeigt.
Dieser hydrostatische Fahrantrieb umfaßt einen Antriebsmotor 1, ein
hydrostatisches Getriebe mit einer Hydropumpe 2 verstellbaren Fördervolumens
und einen nicht gezeigten Hydromotor für den Antrieb der Antriebsräder des
Fahrzeugs sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstellen des
Fördervolumens der Hydropumpe 2.
Der Antriebsmotor 1 ist ein über eine Antriebswelle 3 mechanisch mit der
Hydropumpe 2 gekoppelter Brennkraftmotor, wie etwa ein Dieselmotor, dessen Kraftstoffzufuhr und damit dessen Drehmoment bzw.
Drehzahl mittels eines Gaspedals 4 verstellbar ist.
Die Hydropumpe 2 ist eine reversierbare, d. h. in zwei Förderrichtungen
fördernde Pumpe mit einem verstellbaren, drehzahlabhängigen Fördervolumen, die im geschlossenen Kreislauf über zwei Arbeitsleitungen
5, 6 mit dem Hydromotor in Fluidverbindung steht; im übrigen ist das
hydrostatische Getriebe von bekannter Ausführung und deshalb nicht weiter
beschrieben.
Die erfindungsgemäße Anordnung zum Verstellen des Fördervolumens der
Hydropumpe 2 umfaßt eine sog. hydraulische DA (für drehzahlabhängig)-Einrichtung
7 zum Erzeugen eines Steuerfluids mit einem zur Drehzahl
des Antriebsmotors 1 proportionalen Stelldruck, eine Stelleinrichtung
8, die mit dem Stellglied 9 der Hydropumpe 2 zum Verstellen des
Fördervolumens derselben gekoppelt ist, ein Steuerventil 10 zur Steuerung
der Zufuhr des Steuerfluids zur Stelleinrichtung
8, eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinrichtung 11 für das
Steuerventil 10, eine Rückführeinrichtung 12, die die Fördervolumen-Einstellung
der Hydropumpe 2 erfaßt und zum Steuerventil 10 rückmeldet, sowie eine
elektronische Steuereinheit 13 zur Ausgabe von Steuersignalen an die
Betätigungseinrichtung 11.
Die DA-Einrichtung 7 ermöglicht das sog. automotive Fahren, bei dem das
Fördervolumen der Hydropumpe 2 proportional zur Drehzahl des Antriebsmotors
1 verstellt wird. Die DA-Einrichtung 7 umfaßt eine mit der Hydropumpe 2 über
eine Durchgangswelle 14 mechanisch gekoppelte Hilfspumpe 15 konstanten
Fördervolumens und mit einer Förderrichtung sowie ein Regelventil 16,
üblicherweise als DA-Regelventil bezeichnet, mit einer hier außerhalb
desselben eingezeichneten Meßblende 17.
Eine Ansaugleitung 18 verbindet den Tank 19 mit dem Eingang der Steuerpumpe
15, deren Ausgang über eine Anschlußleitung 20 mit dem ständig offenen
Eingang des DA-Regelventils 16 in Verbindung steht.
Das DA-Regelventil 16 ist ein Differenzdruckregelventil mit ständigem
gedrosseltem Ablauf zum Tank 19. Dieser Ablauf ermöglicht eine ständige
Strömung des von der Hilfspumpe 15 geförderten, der Drehzahl des Antriebsmotors
1 direkt proportionalen Volumenstroms und damit den Aufbau einer
drehzahlproportionalen Druckdifferenz zwischen dem Ausgangsdruck der Hilfspumpe
15 in Strömungsrichtung vor und dem Druck in Strömungsrichtung nach
der Meßblende 17. Das DA-Regelventil 16, auch als Druckwaage bezeichnet, ist
von allgemein bekannter Ausführung und deshalb nicht näher beschrieben.
Seine Funktion besteht darin, aus der Druckdifferenz an der Meßblende 17
einen drehzahlproportionalen Stelldruck abzuleiten. Zu diesem Zweck wird
sein Ventilkörper von der Druckdifferenz gegen die Kraft einer einstellbaren
Feder 22 in Richtung Offenstellung beaufschlagt. Sobald die hydraulische
Kraft der Druckdifferenz die Federkraft übersteigt, öffnet das DA-Regelventil
16, so daß sich an seinem Ausgang und in einer an diesen angeschlossenen
Stelldruckmittelleitung 23 der drehzahlproportionalen Stelldruck aufbaut, der
der Druckdifferenz an der Meßblende 17 entgegenwirkt und das DA-Regelventil
16 so lange in Richtung Schließstellung verstellt, bis Kraftgleichgewicht an
seinem Ventilkörper herrscht. Auf diese Weise wird erreicht, daß der der
Druckdifferenz an der Meßblende 17 entgegenwirkende Stelldruck dem von der
Hilfspumpe 15 geförderten drehzahlproportionalen Volumenstrom und damit der
Drehzahl des Antriebsmotors 1 direkt proportional ist.
Die Stelleinrichtung 8 ist als doppeltwirkender hydraulischer Gleichgang-Stellzylinder
ausgebildet, dessen Stellkolben 24 über die Kolbenstange 25
mit dem Stellglied 9 zum Verstellen des Fördervolumens der Hydropumpe 2
gekoppelt ist und zwei Steuerräume 26, 27 begrenzt, in denen je eine
Zentrierfeder 28, 29 angeordnet ist, die den Stellkolben 24 in Richtung
einer dem Null-Fördervolumen der Hydropumpe 2 entsprechendene Mittelstellung
federzentriert. Der Stelleinrichtung 8 ist ein Sensor 30 zum Erfassen des
Stellwegs und der Stellrichtung des Stellkolben 24 bzw. der Kolbenstange 25
zugeordnet.
Das Steuerventil 10 ist in der Steuerfluidleitung 23 angeordnet und
teilt diese in einen zum DA-Regelventil 16 führenden Hauptleitungsabschnitt
31 und zwei Zweigleitungsabschnitte 32, 33, die zu den Steuerräumen 26, 27
des Stellzylinders 8 führen. Das Steuerventil 10 ist ein stetig verstellbares
4/3-Wegeventil, das in bekannter Weise einen Ventilkolben 34 sowie eine
Ventilhülse 35 umfaßt und je einen Arbeitsanschluß T an eine zum Tank 19
führende Entlastungsleitung 36, einen Arbeitsanschluß P an den Hauptleitungsabschnitt
31 der Steuerfluidleitung 23 sowie je einen Arbeitsanschluß
A, B an die Zweigleitungsabschnitte 32, 33
aufweist. Das Steuerventil 10 ist durch zwei Ventil-Zentrierfedern
37, 38 in der in der Figur gezeigten (federzentrierten) Mittelstellung
gehalten, in der sämtliche Anschlüsse A, B, P und T gesperrt und die
Hydropumpe 2 auf Null-Fördervolumen eingestellt ist. Dem Steuerventil 10 ist
ein auf Leerlauf L, Vorwärtsfahrt V und Rückwärtsfahr R einstellbarer
Fahrtrichtungs-Schalter 39 und ein Potentiometer 40 zum Erfassen der
jeweiligen Stellung des Schalters 39 zugeordnet.
Die Betätigungseinrichtung 11 für das Steuerventil 10 ist eine Proportional-Betätigungseinrichtung,
die zwei Proportionalmagnete 41, 42 umfaßt, die an den einander gegenüberliegenden
Enden des Ventilkolbens 34 zur stufenlosen Verstellung desselben
vorgesehen und über je eine Steuersignalleitung 43, 44 an die elektronische
Steuereinheit 13 angeschlossen sind.
Die Kolbenstange 25 des Stellzylinders 8 ist mechanisch mit der
Ventilhülse 35 des Steuerventils 10 derart zwangsgekoppelt, daß diese
mit gleichem Richtungssinn und gleicher Geschwindigkeit
bewegt werden.
Die elektronische Steuereinheit 13 ist an das Potentiometer 40 des
Fahrtrichtungs-Schalters 39, über eine Signalleitung 45 an den Sensor 30 zum
Erfassen des Stellwegs des Stellkolbens 24 sowie an einen ersten Sensor 46
zum Erfassen der mit dem Gaspedal 4 vorgegebenen Solldrehzahl des
Antriebsmotors 1 und einen zweiten Sensor 47 zum Erfassen der Istdrehzahl
des Antriebsmotors 1 über je eine Signalleitung 48, 49 angeschlossen.
Die im vorliegenen Zusammenhang interessierende Funktion der elektronischen
Steuereinheit 13 besteht u. a. darin, die Ausgangssignale der Sensoren 46,
47, d. h. die mit dem Gaspedal 4 jeweils vorgegebene Solldrehzahl des
Antriebsmotors 1 und dessen jeweilige Istdrehzahl ständig miteinander zu
vergleichen und bei Drehzahlgleichheit ein erstes Steuersignal und bei einer
Drehzahldrückung des Antriebsmotors, d. h. bei einem durch Überlastung
verursachten Rückgang seiner Istdrehzahl um einen vorgegebenen, einstellbaren
Betrag gegenüber seiner Solldrehzahl ein zweites, der Drehzahldrückung
proportionales Steuersignal an die Ansteuereinrichtung 11 auszugeben. In der
elektronischen Steuereinheit 13 ist eine Steuersignal/Drehzahldrückungs-
Kennlinie gespeichert, deren Steigung
beliebig verändert werden kann. Statt dieser einen
Kennlinie können aber auch mehrere Kennlinien mit jeweils unterschiedlicher
Steigung gespeichert sein, aus denen die jeweils gewünschte
ausgewählt wird.
Die Ausgabe des ersten Steuersignals erfolgt bei Stellung des Fahrtrichtungsschalters
39 auf V an den rechten und bei Stellung auf R an den linken
Proportionalmagneten 41 bzw. 42. Dadurch wird das Steuerventil 10 (bzw.
dessen Ventilkolben 34) in eine linke bzw. rechte
Durchfluß-Endstellung mit freiem Durchflußquerschnitt überführt, in der
seine Arbeitsanschlüsse P und B sowie A und T bzw. P und A sowie T und B
miteinander verbunden sind. Dementsprechend strömt das mit dem drehzahlproportionalen
Stelldruck beladene Steuerfluid in den rechten Druckraum
26 bzw. linken Druckraum 27 des Stellzylinders 8 ein und verschiebt den
Stellkolben 24 in Richtung seiner linken bzw. rechten Endstellung so lange,
bis Gleichgewicht zwischen der Kraft der jeweils zusammengedrückten
Zentrierfeder 29 bzw. 28 sowie der Eigenrückstellkraft der Hydropumpe 2
einerseits und der hydraulischen Kraft des Stelldrucks andererseits
herrscht. Die Endstellungen des Stellkolbens 24 entsprechen dem maximalen
Fördervolumen der Hydropumpe 2 in der jeweiligen Stromrichtung. Die
DA-Einrichtung 7 und die Zentrierfedern 28, 29 der Stelleinrichtung 8 sind
so ausgebildet und auf die Eigenrückstellkräfte der Hydropumpe 2 abgestimmt,
daß letztere auf maximales Fördervolumen bei derjenigen Drehzahl ausgeschwenkt
ist, bei der der Antriebsmotor sein maximales Antriebsmoment
entwickelt; diese Drehzahl und der zugeordnete Stelldruck sind kleiner als
die entsprechenden Maximalwerte.
Bei Drehzahl- und damit Stelldruckreduzierung beginnt die Rückstellung des
Stellkolbens 24 in Richtung Mittelstellung, sobald die vorerwähnten
Drehzahl- und Stelldruckwerte unterhalb der entsprechenden Maximalwerte
sind. Die elektronische Steuereinheit 13 erfaßt dabei über das Ausgangssignal
des Sensors 30 die jeweilige Stellung des Stellkolbens 24 und verstärkt
das erste Steuersignal bei Bewegung des Stellkolbens 24 in Richtung seiner
jeweiligen Endstellung proportional zu der von ihm zurückgelegten Wegstrecke
und schwächt es bei Bewegung des Stellkolbens in Richtung seiner Mittelstellung
ebenfalls proportional zum Stellweg ab. Auf diese Weise werden die
Ventilhülse 35 (über den Rückführhebel 12) und der Ventilkolben 34 (über
Änderungen des ersten Steuersignals) bei Bewegungen des Stellkolbens 24 im
gleichen Richtungssinn und um die gleiche Wegstrecke verstellt, so daß die
jeweilige Durchfluß-Endstellung während der gesamten Dauer der Ansteuerung
mit dem ersten Steuersignal aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten, die
Rückführeinrichtung 12 ist unwirksam, so daß der Stellkolben 24 lediglich
durch den drehzahlproportionalen Stelldruck und damit das Fördervolumen der
Hydropumpe 2 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors 1 entlang
der vorgegebenen Stelldruck/Drehzahl-Kennlinie verstellt wird.
Die Ausgabe des zweiten Steuersignals erfolgt bei unveränderter Fahrtrichtung
an den dem bisher vom ersten Steuersignal angesteuerten Proportionalmagneten
41 oder 42 jeweils gegenüberliegenden Proportionalmagneten 42 bzw.
41, der dementsprechend den Ventilkolben 34 des Steuerventils 10 von seiner
vorhergehenden rechten oder linken Endstellung nach links bzw.
nach rechts über die Mittelstellung hinaus
verstellt.
In der beispielsweise rechten
Endstellung ist der Durchfluß vom Arbeitsanschluß P nach A
sowie der von B nach T geöffnet, so daß der bisher mit der Steuerfluidleitung
23 verbundene rechte Steuerraum 26 des Stellzylinders 8 zum Tank 19
hin entlastet ist, während gleichzeitig Steuerfluid in den bisher an
den Tank 19 angeschlossenen linken Steuerraum 27 einströmt. Dadurch wird der
Stellkolben 24 des Stellzylinders 8 nach rechts in Richtung seiner
Mittelstellung so lange bewegt, bis die dieser Bewegung über den Rückführhebel
12 folgende Ventilhülse 35 in die der Mittelstellung des Steuerventils
10 entsprechende Position gelangt, d. h. das Steuerventil 10 schließt. Mit
anderen Worten, der Stellkolben 24 wird in Abhängigkeit von dem aus dem
rechten oder linken Druckraum 26 bzw. 27 ausströmenden, der Stärke des
Steuersignals und damit der Drehzahldrückung des Antriebsmotors 1 proportionalen
Volumen des Stelldruckmittels in Richtung seiner Mittelstellung und
damit die Hydropumpe 2 auf entsprechendes kleineres Fördervolumen verstellt.
Letztere nimmt dabei ein dem kleineren Fördervolumen entsprechendes
geringeres Drehmoment auf, wodurch die Überlastung des Antriebsmotors 1
aufgehoben und Drehzahlabfall verhindert wird.
Diese Entlastung des Antriebsmotors 1 durch die elektronische, volumenabhängige
Steuerung der Hydropumpe 2 erfolgt somit unabhängig von deren
hydraulischen, stelldruck- bzw. drehzahlabhängigen Steuerung.
Mit der elektronischen, volumenabhängigen Steuerung kann also - entsprechend
der Ansteuerung des Steuerventils 10 mit dem zweiten Steuersignal - die
Hydropumpe unabhängig von der Drehzahl des Antriebsmotors nicht nur entlang
jeder gewünschten, beispielsweise im wesentlichen senkrecht zur Drehzahldrückungs-
Koordinatenachse verlaufenden Kennlinie, sondern auch bis zu jedem
gewünschten Fördervolumen zurückgeschwenkt werden, bei dem das von ihr
aufgenommene Drehmoment z. B. kleiner als das Antriebsmoment des Antriebsmotors
ist. Die dabei freigewordene Leistung kann z. B. von einem zusätzlichen
Verbraucher abgenommen werden, ohne daß zuvor eine Drehzahldrückung
auftritt. Damit ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl die
herkömmliche Grenzlastregelung (Zurückschwenken der Hydropumpe auf ein
solches Fördervolumen, bei dem das von ihr aufgenommene Drehmoment gleich
dem vom Antriebsmotor abgegebenen Drehmoment ist) als auch eine darüber
hinausgehende Regelung. Beide Regelungen können über den gesamten Drehzahlbereich
des Antriebsmotors durchgeführt werden. Dies ist insbesondere
vorteilhaft beim Fahren im unteren Drehzahlbereich, bevor der Antriebsmotor
sein maximales Drehmoment entwickelt. In einem solchen Fall würde bei der
aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Grenzlaststeuerung unter
Verwendung der DA-Einrichtung ein Drehmomentengleichgewicht zwischen Hydropumpe
und Antriebsmotor nur bei sehr großer Drückung, wenn überhaupt,
erreicht werden, da mit zunehmendem Drehzahlabfall im genannten unteren
Drehzahlbereich sich das Drehmoment des Antriebsmotors verringert.
Die vorstehende mechanische Rückführeinrichtung ist hier der Einfachheit
halber in Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit beschrieben, ist
jedoch hauptsächlich für den Einsatz ohne diese vorgesehen. Bei Einsatz
einer elektronischen Steuereinheit bietet es sich an, die Rückführung des
Steuerventils in seine Schließstellung bei Drückung des Antriebsmotors durch
Abschwächen des zweiten Steuersignals durchzuführen und diese Rückführung
beim automotiven Fahren durch entsprechende Veränderung des ersten Steuersignals
auszugleichen, d. h. unwirksam zu machen.
Claims (6)
1. Anordnung zum lastabhängigen Verstellen des Fördervolumens einer
Hydropumpe (2), die Teil eines hydrostatischen Getriebes und von einem Antriebsmotor
(1) mit verstellbarer Drehzahl antreibbar ist,
mit einer mit dem Antriebsmotor (1) gekoppelten Steuerpumpe (15), welche einen drehzahlabhängigen Stelldruck erzeugt und ein Steuerfluid für eine drehzahlabhängige Einrichtung (DA-Einrichtung) (7) bereitstellt,
mit einer einen Stellkolben aufweisenden Stelleinrichtung (8) zum Verstellen des Fördervolumens der Hydropumpe (2), und mit einem Steuerventil (10), das durch eine elektronisch ansteuerbare Betätigungsenrichtung (11) in zwei gegenüberliegende Endstellungen überführbar ist, in denen die Stelleinrichtung (8) und damit das Fördervolumen der Hydropumpe (2) stelldruckabhängig veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventil (10) eine Steuerhülse (35) aufweist, die relativ zum Steuerkolben (34) des Steuerventils (10) axial verschiebbar und mit der Bewegung des Stellkolbens (24) der Stelleinrichtung (8) zwangsgekoppelt ist, daß das Steuerventil (10) als ein stufenlos verstellbares Vierwegeventil ausgebildet ist, welches in einer Mittelstellung den Durchfluß des Steuerfluids zu der Stelleinrichtung (8) sperrt und in den beiden Endstellungen den Stellkolben (24) in eine jeweils entgegengesetzte Richtung betätigt,
daß bei einer Übereinstimmung der Soll- und Ist-Drehzahlwerte des Antriebsmotors (1) der Steuerkolben (34) synchron zur Bewegung der Steuerhülse (35) des Steuerventils (10) nachgeführt und das Fördervolumen der Hydropumpe (2) auf das der Drehzahl des Antriebsmotors (1) entsprechende, größtmögliche Drehmoment erhöht wird, welches von der elektronischen Steuerung (13) vorgegeben ist, daß bei einem infolge einer Überlastung des Antriebsmotors (1) auftretenden Drehzahlabfall (Drehzahldrückung) der Steuerkolben (34) und die Steuerhülse (35) unabhängig voneinander betätigt werden und das Fördervolumen der Hydropumpe (2) um ein vorgegebenes Maß verringert wird.
mit einer mit dem Antriebsmotor (1) gekoppelten Steuerpumpe (15), welche einen drehzahlabhängigen Stelldruck erzeugt und ein Steuerfluid für eine drehzahlabhängige Einrichtung (DA-Einrichtung) (7) bereitstellt,
mit einer einen Stellkolben aufweisenden Stelleinrichtung (8) zum Verstellen des Fördervolumens der Hydropumpe (2), und mit einem Steuerventil (10), das durch eine elektronisch ansteuerbare Betätigungsenrichtung (11) in zwei gegenüberliegende Endstellungen überführbar ist, in denen die Stelleinrichtung (8) und damit das Fördervolumen der Hydropumpe (2) stelldruckabhängig veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerventil (10) eine Steuerhülse (35) aufweist, die relativ zum Steuerkolben (34) des Steuerventils (10) axial verschiebbar und mit der Bewegung des Stellkolbens (24) der Stelleinrichtung (8) zwangsgekoppelt ist, daß das Steuerventil (10) als ein stufenlos verstellbares Vierwegeventil ausgebildet ist, welches in einer Mittelstellung den Durchfluß des Steuerfluids zu der Stelleinrichtung (8) sperrt und in den beiden Endstellungen den Stellkolben (24) in eine jeweils entgegengesetzte Richtung betätigt,
daß bei einer Übereinstimmung der Soll- und Ist-Drehzahlwerte des Antriebsmotors (1) der Steuerkolben (34) synchron zur Bewegung der Steuerhülse (35) des Steuerventils (10) nachgeführt und das Fördervolumen der Hydropumpe (2) auf das der Drehzahl des Antriebsmotors (1) entsprechende, größtmögliche Drehmoment erhöht wird, welches von der elektronischen Steuerung (13) vorgegeben ist, daß bei einem infolge einer Überlastung des Antriebsmotors (1) auftretenden Drehzahlabfall (Drehzahldrückung) der Steuerkolben (34) und die Steuerhülse (35) unabhängig voneinander betätigt werden und das Fördervolumen der Hydropumpe (2) um ein vorgegebenes Maß verringert wird.
2. Anordnung zum lastabhängigen Verstellen des Fördervolumens einer
Hydropumpe (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß an die elektronische Steuerung (13) jeweils ein Sensor (46, 47) zum Erfassen der
vorgegebenen Soll- und der Ist-Drehzahlwerte des Antriebsmotors (1) angeschlossen ist.
3. Anordnung zum lastabhängigen Verstellen des Fördervolumens einer
Hydropumpe (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Steuereinheit (13) den Steuerkolben (34) und die Steuerhülse (35) bei
einer Drehzahldrückung des Antriebsmotors (1) unabhängig voneinander derartig
ansteuert, daß die Hydropumpe (2) auf ein Fördervolumen zurückgeschwenkt wird, bei
dem ihr maximales Drehmoment gleich oder kleiner als das Drehmoment des
Antriebsmotors (1) ist.
4. Anordnung zum lastabhängigen Verstellen des Fördervolumens einer
Hydropumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hydropumpe (2) eine reversierbare Hydropumpe ist, daß die Stelleinrichtung (8)
als doppeltwirkender Gleichgang-Stellzylinder ausgebildet ist, dessen Stellkolben (24) zwei
Steuerräume (26, 27) definiert, in denen je eine den Stellkolben (24) in Richtung einer
dem Null-Fördervolumen der Hydropumpe (2) entsprechenden Mittelstellung
beaufschlagende Zentrierfeder (28, 29) angeordnet ist, und daß das als stufenlos
verstellbares Vierwegeventil ausgebildete Steurventil (10) in den beiden Endstellungen
jeweils einen der beiden Steuerräume (26, 27) der Stelleinrichtung (8) an die DA-
Einrichtung (7) und den jeweils anderen Steuerraum (27, 26) an einen Tank (19)
anschließt.
5. Anordnung zum lastabhängigen Verstellen des Fördervolumens einer
Hydropumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Steuereinheit (13) an einen Sensor (30) zum Erfassen der Bewegung
der Steuerhülse (35) oder des Steuerkolbens (34) angeschlossen ist.
6. Anordnung zum lastabhängigen Verstellen des Fördervolumens einer
Hydropumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem Antriebsmotor (1) gekoppelte Steuerpumpe (15) ein konstantes
Fördervolumen aufweist, und daß der drehzahlproportionale Volumenstrom der
Steuerpumpe (15) an einer Meßblende (17) einen drehzahlproportionalen Differenzdruck
erzeugt, von dem der drehzahlproportionale Stelldruck für die DA-Einrichtung (7)
abgeleitet wird.
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